JPH01243015A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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JPH01243015A
JPH01243015A JP63070036A JP7003688A JPH01243015A JP H01243015 A JPH01243015 A JP H01243015A JP 63070036 A JP63070036 A JP 63070036A JP 7003688 A JP7003688 A JP 7003688A JP H01243015 A JPH01243015 A JP H01243015A
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light
lens
converging lens
output
central
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Yoshito Miyatake
義人 宮武
Yoshihiro Masumoto
吉弘 枡本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency that the overall device utilizes light, to make a device compact and to obtain large mount of optical output by preventing a decrease in the light utilizing efficiency of a longer part of an optical path with the aid of a light transmitting means which combines convergent lenses to said part. CONSTITUTION:The title device consists of three light valves 42-44 forming an optical image in response to an image signal after projecting a light beam coming out of a field lens 39 and light beams coming out of two light transmitting means 40 and 41. A real image of an emitter in a light source is formed near a central convergent lens 52 by means of a condenser lens and, for example, a convergent lens 50 in the input part of the light transmitting means 40, and a real image of an object near the convergent lens 50 in the input part is formed near a convergent lens 54 in an output part by means of the central convergent lens 52. In this way, the light which the convergent lens 50 and the central convergent lens 52 are trying to emit is converted to the convergent light so that a decrease in the light utilizing efficiency of a longer part of an optical path is prevented. Therefore, the light utilizing efficiency of an optical system is improved, the device is made compact and a large amount of optical output is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はライトバルブに形成される光学像を照明光で照
射するとともに投写レンズによりスクリーン上に投写す
る投写型表示装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a projection display device that irradiates an optical image formed on a light valve with illumination light and projects it onto a screen using a projection lens.

従来の技術 大画面の映像表示を行なうために、比較的小さなライト
バルブに光学的特性の変化として映像信号に応じた光学
像を形成し、この光学像を照明光で照射するとともに投
写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が従来
からよく知られている。この種の投写型表示装置は、投
写画像の解像度がライトバルブの解像度でほぼ決まり、
光源を強くすれば光出力が大きくなるので、高解像度の
ライトバルブを用いればその表示面積が小さくても高解
像度で光出力の大きい投写型表示装置を実現することが
できる。また、最近では、ライトバルブとして液晶パネ
ルを用いる方法が注目されている(例えば、5I086
ダイジエスト第375ページ)、このような投写型表示
装置の従来の構成の一例を第5図に示す。
Conventional technology In order to display images on a large screen, an optical image is formed on a relatively small light valve according to the image signal by changing its optical characteristics, and this optical image is irradiated with illumination light and projected onto a screen using a projection lens. A method of enlarging and projecting an image upward has been well known. In this type of projection display device, the resolution of the projected image is almost determined by the resolution of the light valve.
Increasing the intensity of the light source increases the light output, so if a high-resolution light valve is used, a projection type display device with high resolution and high light output can be realized even if the display area is small. Recently, methods using liquid crystal panels as light valves have been attracting attention (for example, 5I086
(Digest, page 375), an example of a conventional configuration of such a projection type display device is shown in FIG.

ランプ1は赤、緑、青の色成分を含む光を放射し、ラン
プ1から放射される光は集光レンズ2と凹面鏡3とによ
り平行に近い光に変換され、熱線吸収フィルタ4を透過
した後、色分解手段5に入射する。色分解手段5は平板
型の赤反射ダイクロインクミラ−6と2分割された平板
型の青反射ダイクロインクミラ−7,8とをX字状に交
差させて配置したものである。色分解手段5を出た赤の
光は平面ミラー9,10を介して、緑の光は直進して、
青の光は平面ミラー1).12を介して、それぞれ対応
する液晶パネル13,14.15に入射する。液晶パネ
ル13,14.15にはそれぞれ映像信号に応じて透過
率の変化として光学像が形成される。液晶パネル13,
14.15からの出力光は光合成手段16により1つに
合成されて実質的に緑の液晶パネル14の位置にカラー
画像が形成される。このカラー画像はテレセンドリンク
の投写レンズ17によりスクリーン(図示せず)上に拡
大投写される。光合成手段16は4つの直角プリズム1
8,19,20.21を接合したプリズム型のダイクロ
インクミラーであり、接合面22.23に赤反射グイク
ロイック多層膜が、接合面24.25に青反射グイクロ
イック多層膜が蒸着されている。多層膜の交差部26は
その影響がスクリーン上に現われないように非常に細く
している0色分解手段5の交差部27もスクリーン上に
ぼけて帯状に投写されるが、投写レンズ17のF数が小
さければ実用上問題はない。
The lamp 1 emits light containing red, green, and blue color components, and the light emitted from the lamp 1 is converted into nearly parallel light by a condenser lens 2 and a concave mirror 3, and transmitted through a heat ray absorption filter 4. Thereafter, the light enters the color separation means 5. The color separation means 5 includes a flat red reflective dichroic ink mirror 6 and two divided flat blue reflective dichroic ink mirrors 7 and 8 arranged in an X-shape. The red light coming out of the color separation means 5 passes through plane mirrors 9 and 10, and the green light goes straight.
Blue light is a plane mirror 1). 12, and enter corresponding liquid crystal panels 13, 14, and 15, respectively. Optical images are formed on each of the liquid crystal panels 13, 14, and 15 as changes in transmittance according to video signals. liquid crystal panel 13,
The output lights from 14 and 15 are combined into one by the light combining means 16 to form a color image substantially at the position of the green liquid crystal panel 14. This color image is enlarged and projected onto a screen (not shown) by a telescopic projection lens 17. The light synthesis means 16 includes four right angle prisms 1.
This is a prism-type dichroic ink mirror in which parts 8, 19, 20, and 21 are bonded together, and a red-reflecting dichroic multilayer film is deposited on the bonding surface 22.23, and a blue-reflecting dichroic multilayer film is deposited on the bonding surface 24.25. The intersection 26 of the multilayer film is made very thin so that its influence does not appear on the screen.The intersection 27 of the zero color separation means 5 is also projected onto the screen in a blurred band shape, but the F of the projection lens 17 If the number is small, there is no practical problem.

第5図に示した投写型表示装置は、投写レンズが1本で
あるので画面サイズまたは投写レンズ17からスクリー
ンまでの距離を容易に変えられるいう特徴がある。また
、色分解手段5と光合成手段16とはダイクロインク多
層膜をX字状に交差させるので光学系に必要な空間が小
さくなるという特徴がある。
The projection type display device shown in FIG. 5 has a feature that the screen size or the distance from the projection lens 17 to the screen can be easily changed because it has one projection lens. Furthermore, since the color separation means 5 and the light synthesis means 16 have dichroic ink multilayer films intersecting each other in an X-shape, the space required for the optical system is reduced.

発明が解決しようとする課題 第5図に示した構成では、集光レンズ2から各液晶パネ
ル13.14.15までの光路が、緑の光は短かく、赤
と青の光は長い。一般に、集光レンズ2から出る光は光
路が長くなると光が拡がるので、緑の光は光利用効率が
高いが、赤と青の光は光路長が長い分だけ光利用率が低
くなる。投写画像の白バランスを考えると、例えば緑の
光路に減衰フィルタを挿入して、最適な赤、緑、青の照
度比にする必要がある。装置全体の光利用効率は最適な
赤、緑、青の照度比に最も不足する色の光で決定される
ので、第5図に示した構成では装置全体の光利用効率が
低く、光出力が小さいという問題がある。また、光源の
光出力を大きくすれば装置の光出力を大きくできるが、
光源が大きくなりそれだけ装置全体が大きくなるという
問題がある。
Problems to be Solved by the Invention In the configuration shown in FIG. 5, the optical path from the condenser lens 2 to each liquid crystal panel 13, 14, 15 is short for green light and long for red and blue light. Generally, the light emitted from the condenser lens 2 spreads out as the optical path becomes longer, so green light has a high light utilization efficiency, but red and blue light have low light utilization efficiency due to the longer optical path length. When considering the white balance of a projected image, it is necessary to insert an attenuation filter into the green optical path, for example, to achieve an optimal red, green, and blue illuminance ratio. The light use efficiency of the entire device is determined by the light of the color that is the most lacking in the optimal red, green, and blue illuminance ratio, so in the configuration shown in Figure 5, the light use efficiency of the entire device is low and the light output is low. The problem is that it's small. In addition, the light output of the device can be increased by increasing the light output of the light source.
There is a problem in that the larger the light source becomes, the larger the entire device becomes.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光学系の光
利用効率を向上させて、コンパクトでしかも光出力の大
きい投写型表示装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to improve the light utilization efficiency of an optical system and provide a compact projection display device with a large light output.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の投写型表示装置は、
3原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光源の
出力光を3原色の光に分解する多層膜面をX字状に交差
させた色分解手段と、前記色分解手段を直進する光が入
射するフィールドレンズと、前記色分解手段から横方向
に折曲げられて出射する光が入射する2つの光伝達手段
と、前記フィールドレンズからの出射光と前記2つの光
伝達手段からの出射光とがそれぞれ照射され映像信号に
応じた光学像が形成される3つのライトバルブと、前記
各ライトバルブからの出力光を1つに合成する多層膜面
をX字状に交差させた光合成手段と、前記光合成手段か
らの出力光を受け前記光学像をスクリーン上に投写する
投写レンズとを備え、前記色分解手段を直進する光は前
記光合成手段を直進するようにし、前記フィールドレン
ズはその出射光が前記投写レンズに到達するようにし、
前記光伝達手段は入力端に配置される入力部収束レンズ
と、出力端に配置される出力部収束レンズと、前記入力
部収束レンズと前記出力部収束レンズとの間の光路中に
配置される中央部収束レンズと、前記入力部収束レンズ
と前記中央部収束レンズとの間の光路を折曲げる入力側
平面ミラーと、前記中央部収束レンズと前記出力部収束
レンズとの間の光路を折曲げる出力側平面ミラーとを備
え、前記入力部収束レンズは前記中央部収束レンズの付
近に前記光源内の発光体の実像を形成し、前記中央部収
束レンズは前記出力部収束レンズ付近に前記入力部収束
レンズの付近の物体の実像を形成し、前記出力部収束レ
ンズはその出力光が前記投写レンズに到達するようにし
たものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the projection display device of the present invention includes:
A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means in which multilayer film surfaces that separate the output light of the light source into light of the three primary colors intersect in an X shape, and a color separation means that passes straight through the color separation means. A field lens into which light enters, two light transmission means into which light that is laterally bent and exits from the color separation means enters, and light output from the field lens and light output from the two light transmission means. three light valves each irradiated with light to form an optical image in accordance with a video signal; and a light combining means made of an X-shaped cross-section of multilayer film surfaces that combine the output light from each of the light valves into one. and a projection lens for receiving the output light from the light combining means and projecting the optical image onto a screen, the light traveling straight through the color separation means going straight through the light combining means, and the field lens projecting the optical image onto a screen. allowing the emitted light to reach the projection lens;
The light transmission means is arranged in an optical path between an input part converging lens arranged at the input end, an output part converging lens arranged at the output end, and the input part converging lens and the output part converging lens. a central converging lens; an input plane mirror that bends an optical path between the input converging lens and the central converging lens; and an input plane mirror that bends the optical path between the central converging lens and the output converging lens. an output side plane mirror, the input part converging lens forms a real image of the light emitting body in the light source near the central part converging lens, and the central part converging lens forms a real image of the light emitting body in the light source near the output part converging lens; A real image of an object near the converging lens is formed, and the output converging lens allows its output light to reach the projection lens.

作用 上記構成によれば、集光レンズと光伝達手段の入力部収
束レンズとにより中央部収束レンズの付近に光源内の発
光体の実像を形成し、中央部収束レンズにより入力部収
束レンズ付近の物体の実像を出力部収束レンズ付近に形
成するようにしているので、入力部収束レンズに入射し
て中央部収束レンズに到達するような光はすべて出力部
収束レンズを通過して出力される。入力側平面ミラーと
出力側平面ミラーとは、光伝達手段内の光路を折曲げる
だけである。こうして、入力部収束レンズと中央部収束
レンズとが発散しようとする光を収束光に変換し、光伝
達手段内で光が拡がらないようにするので、光路の長い
部分の光利用効率の低下を防ぐことができる。次に、フ
ィールドレンズと出力部収束レンズとはそれらの出射光
が投写レンズに到達するようにしているので、この部分
の光利用効率は従来と同等である。従って、収束レンズ
を組合わせた光伝達手段を用いることにより、光利用効
率を向上させた投写型表示装置を実現することができる
According to the above structure, a real image of the light emitting body in the light source is formed in the vicinity of the central converging lens by the condensing lens and the input converging lens of the light transmission means, and the central converging lens forms a real image of the light emitting body in the vicinity of the input converging lens. Since the real image of the object is formed near the output converging lens, all light that enters the input converging lens and reaches the central converging lens passes through the output converging lens and is output. The input side plane mirror and the output side plane mirror only bend the optical path within the light transmission means. In this way, the input part converging lens and the central part converging lens convert the light that is about to diverge into convergent light and prevent the light from spreading within the light transmission means, reducing the light utilization efficiency in the long part of the optical path. can be prevented. Next, since the field lens and the output section converging lens allow their emitted light to reach the projection lens, the light utilization efficiency of this part is the same as that of the conventional system. Therefore, by using a light transmission means in combination with a converging lens, it is possible to realize a projection type display device with improved light utilization efficiency.

実施例 以下本発明による投写型表示装置の一実施例について添
付図面を参照しながら説明する。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of a projection type display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の一実施例における光学系の構成を示し
たもので、30は光源、38は色分解手段、39はフィ
ールドレンズ、40.41は光伝達手段、42,43.
44はライトバルブ、45は光合成手段、46は投写レ
ンズ、50は入力部収束レンズ、51は入力側平面ミラ
ー、52は中央部収束レンズ、53は出力側平面ミラー
、54は出力部収束レンズである。なお、色分解手段3
8と光合成手段45とは第5図に示した従来例で用いて
いるものと同一である。
FIG. 1 shows the configuration of an optical system in an embodiment of the present invention, in which 30 is a light source, 38 is color separation means, 39 is a field lens, 40, 41 is light transmission means, 42, 43 .
44 is a light valve, 45 is a light combining means, 46 is a projection lens, 50 is an input section converging lens, 51 is an input side plane mirror, 52 is a central section converging lens, 53 is an output side plane mirror, and 54 is an output section converging lens. be. In addition, the color separation means 3
8 and photosynthesis means 45 are the same as those used in the conventional example shown in FIG.

光源30はランプ31と、集光レンズ32と、凹面鏡3
3と、熱線吸収フィルタ34とから構成され、ランプ3
1は赤、緑、青の3原色の色成分を含む光を放射する。
The light source 30 includes a lamp 31, a condensing lens 32, and a concave mirror 3.
3 and a heat ray absorption filter 34.
1 emits light containing the three primary color components of red, green, and blue.

ランプ31から放射される光は集光レンズ32と凹面鏡
33とにより平行に近い光に変換される。厳密には、ラ
ンプ31の発光体35の中心36から出る光線が集光レ
ンズ32から光軸37と平行に出射するようにしである
。集光レンズ32から出た光は熱線吸収フィルタ34に
より赤外線が除去される。光fJ30の出力光は色分解
手段38に入射し、赤、緑、青の光に分解され、緑の光
はフィールドレンズ39に入射し、赤と青の光はそれぞ
れ光伝達手段40゜41に入射する。光伝達手段40を
出た赤の光、フィールドレンズ39を出た緑の光、光伝
達手段41を出た青の光はそれぞれ赤、緑、青のライト
バルブ42,43.44に入射する。ライトバルブ42
,43.44は透過型の液晶パネルであって、映像信号
に応して透過率の変化として光学像が形成される。ライ
トバルブ42,43.44からの出力光は光合成手段4
5により1つに合成されて、実質的にライトバルブ43
の位置にカラー画像が合成される。このカラー画像は投
写レンズ46によりスクリーン(図示せず)上に拡大投
写される。
Light emitted from the lamp 31 is converted into nearly parallel light by a condenser lens 32 and a concave mirror 33. Strictly speaking, the light rays emitted from the center 36 of the light emitter 35 of the lamp 31 are emitted from the condenser lens 32 in parallel to the optical axis 37. Infrared rays of the light emitted from the condensing lens 32 are removed by a heat ray absorption filter 34. The output light of the light fJ30 enters the color separation means 38 and is separated into red, green, and blue light, the green light enters the field lens 39, and the red and blue lights enter the light transmission means 40 and 41, respectively. incident. The red light exiting the light transmission means 40, the green light exiting the field lens 39, and the blue light exiting the light transmission means 41 enter red, green, and blue light valves 42, 43, and 44, respectively. light valve 42
, 43 and 44 are transmissive liquid crystal panels, which form optical images as changes in transmittance in response to video signals. The output light from the light valves 42, 43, 44 is the photosynthesis means 4
5 into one, substantially the light valve 43
The color image is composited at the position. This color image is enlarged and projected onto a screen (not shown) by a projection lens 46.

フィールドレンズ39は平面47をライトバルブ43に
向けた平凸レンズであり、光軸37に平行な光線がフィ
ールドレンズ39に入射した場合にその出力光線が投写
レンズ46の瞳48の中心49の近傍に到達するように
している。フィールドレンズ39の形状と向きをこのよ
うにするのは、球面収差を大きくしないためと、平面研
磨が比較的安価なためである。
The field lens 39 is a plano-convex lens with a plane 47 facing the light valve 43, and when a ray parallel to the optical axis 37 is incident on the field lens 39, the output ray is near the center 49 of the pupil 48 of the projection lens 46. I'm trying to reach it. The reason why the field lens 39 is shaped and oriented in this manner is to prevent spherical aberration from increasing and because surface polishing is relatively inexpensive.

投写レンズ4Gはライトバルブ側の画角が小さい投写レ
ンズとなっている。これは、次のような理由による。一
般に、ライトバルブには入射光線の入射角により光学的
特性が異なるという性質があり、通常の広角の投写レン
ズを用いるとライトバルブの中心から離れるほどライト
バルブへの主光線の入射角が大きくなるので、スクリー
ン上の中心と周辺で画質が異なる場合がある。これを避
けるにはライトバルブ側の半画角を10度あるいはそれ
以下にするとよい。
The projection lens 4G is a projection lens with a small angle of view on the light valve side. This is due to the following reasons. In general, light valves have the property that their optical characteristics differ depending on the angle of incidence of the incident light, and when using a normal wide-angle projection lens, the angle of incidence of the principal ray on the light valve increases as you move away from the center of the light valve. Therefore, the image quality may differ between the center and the periphery of the screen. To avoid this, it is recommended to set the half angle of view on the light valve side to 10 degrees or less.

第2図は赤の光伝達手段40の構成を示したもので、色
分解手段38側から順に、入力部収束レンズ50と、入
力側平面ミラー51と、中央部収束レンズ52と、出力
側平面ミラー53と、出力部収束レンズ54とで構成さ
れている。入力部収束レンズ50は平面55を中央部収
束レンズ52に向けた平凸レンズ、中央部収束レンズ5
2は両面56.57の曲率半径が等しい両凸レンズ、出
力部収束レンズ54は両凸レンズであり、収束レンズ5
0,52.54は等光路間隔で配置されている。光路を
直角に折曲げるために、入力部収束レンズ50と中央部
収束レンズ52との間に入力側平面ミラー51が配置さ
れ、中央部収束レンズ52と出力部収束レンズ54との
間に出力側平面ミラー53が配置されている。入力部収
束レンズ50の焦点距離は中央部収束レンズ52の焦点
距離の2倍で、入力部収束レンズ50の焦点が中央部収
束レンズ52の中心58の近傍にくるようにしである。
FIG. 2 shows the configuration of the red light transmission means 40, which includes, in order from the color separation means 38 side, an input section converging lens 50, an input side plane mirror 51, a central section converging lens 52, and an output side plane. It is composed of a mirror 53 and an output converging lens 54. The input converging lens 50 is a plano-convex lens with a plane 55 facing the central converging lens 52, and the central converging lens 5
2 is a biconvex lens with the same radius of curvature on both surfaces 56 and 57; the output converging lens 54 is a biconvex lens;
0,52.54 are arranged at equal optical path intervals. In order to bend the optical path at right angles, an input side plane mirror 51 is arranged between the input part converging lens 50 and the central part converging lens 52, and an output side plane mirror 51 is arranged between the central part converging lens 52 and the output part converging lens 54. A plane mirror 53 is arranged. The focal length of the input converging lens 50 is twice the focal length of the central converging lens 52 so that the focal point of the input converging lens 50 is near the center 58 of the central converging lens 52.

出力部収束レンズ54は、中央部収束レンズ52の中心
58から出る光線が屈折して投写レンズ46の瞳48の
中心49の近傍に到達するようにしである。入力部収束
レンズ50を平凸レンズとし、平面55を中央部収束レ
ンズ52に向けるのは、球面収差を大きくしないためと
、平面研磨が比較的安価なためである。中央部収束レン
ズ52を両面56.57の曲率半径が等しい両凸レンズ
とし、出力部収束レンズ54を両凸レンズとするのも球
面収差を大きくしないためである。
The output converging lens 54 is configured so that the light beam exiting from the center 58 of the central converging lens 52 is refracted and reaches the vicinity of the center 49 of the pupil 48 of the projection lens 46 . The reason why the input converging lens 50 is a plano-convex lens and the plane 55 is directed toward the central converging lens 52 is to avoid increasing spherical aberration and because plane polishing is relatively inexpensive. The reason why the central converging lens 52 is a biconvex lens with the same radius of curvature on both surfaces 56 and 57, and the output converging lens 54 is a biconvex lens is also to prevent spherical aberration from increasing.

青の光伝達手段41は赤の光伝達手段40と同一の構成
となっている。
The blue light transmitting means 41 has the same structure as the red light transmitting means 40.

以下に、第2図に示した赤の光伝達手段40の作用につ
いて説明する。第3図はランプ31から投写レンズ46
までの光学系を示したもので、説明を簡単にするために
関係する光学部品のみ示している。光伝達手段40には
次のような性質がある。
The operation of the red light transmitting means 40 shown in FIG. 2 will be explained below. Figure 3 shows the projection lens 46 from the lamp 31.
This figure shows the optical system up to this point, and only related optical parts are shown to simplify the explanation. The light transmission means 40 has the following properties.

第1に、中央部収束レンズ52の焦点距離と収束レンズ
50,52.54の位置の関係から、中央部収束レンズ
52により入力部収束レンズ50の中心付近59にある
物体60の実像61は出力部収束レンズ54の中心付近
62に形成され、この物体60と実像61とは同じ大き
さである。このため、入力部収束レンズ50の任意の位
置から中央部収束レンズ52の任意の位置に入射する光
線は必らず出力部収束レンズ54に入射する。しかも、
ライトバルブ42,43.44への入射光の光束径がほ
ぼ同一となる。
First, from the relationship between the focal length of the central converging lens 52 and the positions of the converging lenses 50, 52, 54, the real image 61 of the object 60 located near the center 59 of the input converging lens 50 is output by the central converging lens 52. The object 60 is formed near the center 62 of the partially convergent lens 54, and the object 60 and the real image 61 have the same size. Therefore, a ray of light that enters any position of the central converging lens 52 from any position of the input converging lens 50 necessarily enters the output converging lens 54 . Moreover,
The diameters of the beams of light incident on the light valves 42, 43, and 44 are approximately the same.

第2に、入力部収束レンズ50の焦点が中央部収束レン
ズ52の中心58の近傍にあり、中央部収束レンズ52
の中心付近は屈折力がないので、光軸37と平行に入力
部収束レンズ50の周辺に入射した光線63は中央部収
束レンズ52の中心58をそのまま通過し、出力部収束
レンズ54の周辺を通過する。このため、ランプ31の
発光体35の中心36から出た光線が集光レンズ32で
屈折して光軸37と平行に出射する場合には、集光レン
ズ32と入力部収束レンズ50とにより、ランプ31の
発光体35の実像64が中央部収束レンズ52の中心5
8付近に形成される。
Second, the focal point of the input converging lens 50 is near the center 58 of the central converging lens 52, and the central converging lens 52
Since there is no refractive power near the center of the lens, the light ray 63 incident on the periphery of the input converging lens 50 parallel to the optical axis 37 passes through the center 58 of the central converging lens 52 and passes around the output converging lens 54. pass. Therefore, when the light beam emitted from the center 36 of the light emitter 35 of the lamp 31 is refracted by the condenser lens 32 and exits parallel to the optical axis 37, the condenser lens 32 and the input converging lens 50 A real image 64 of the light emitter 35 of the lamp 31 is located at the center 5 of the central converging lens 52.
Formed around 8.

以上のことから、中央部収束レンズ52の有効領域が実
像64よりも大きければ、入力部収束レンズ50に入射
した光はすべて出力部収束レンズ54から出射し、光伝
達手段40の内部では光が拡がることによる損失のない
ことがわかる。このため、第6図に示した従来の構成に
比べて赤と青の光の光利用効率が高くなり、その結果と
して装置全体の光利用効率が高くなる。
From the above, if the effective area of the central converging lens 52 is larger than the real image 64, all the light incident on the input converging lens 50 will exit from the output converging lens 54, and no light will be inside the light transmitting means 40. It can be seen that there is no loss due to expansion. Therefore, compared to the conventional configuration shown in FIG. 6, the light utilization efficiency of red and blue light becomes higher, and as a result, the light utilization efficiency of the entire device becomes higher.

ランプ31の発光体35の中心36から出た光線は、緑
の光がフィールドレンズ39を通過して、赤と青の光が
それぞれ光伝達手段40.41を通過して、投写レンズ
46の瞳48の中心49付近に到達する。つまり、ラン
プ31の発光体35の赤、緑、青に分れた実像が、投写
レンズ46の瞳48の近傍に形成される。第3図には、
赤の光の場合が示されている。従って、ライトバルブ4
2゜43.44から出射した光は効率良くスクリーン上
に到達する。なお、第2図に示した構成では、入力部収
束レンズ50から出力部収束レンズ54までの光路長を
自由に選べるので、光路を折曲げるための平面ミラー5
1.53を配置する空間は十分に確保できる。
The light rays emitted from the center 36 of the light emitter 35 of the lamp 31 pass through the field lens 39 with the green light passing through the field lens 39, and the red and blue lights passing through the light transmission means 40, 41, respectively, to the pupil of the projection lens 46. It reaches near the center 49 of 48. That is, a real image of the light emitting body 35 of the lamp 31 divided into red, green, and blue is formed near the pupil 48 of the projection lens 46. In Figure 3,
The case of red light is shown. Therefore, light valve 4
The light emitted from 2°43.44 reaches the screen efficiently. In addition, in the configuration shown in FIG. 2, since the optical path length from the input section converging lens 50 to the output section converging lens 54 can be freely selected, the flat mirror 5 for bending the optical path is used.
1.53 can be placed in sufficient space.

次に具体的な数値例を用いて説明する。Next, a description will be given using a specific numerical example.

ライトバルブの表示寸法が40mmX5Q龍、投写レン
ズ46が焦点距離150fi、明るさF2.5、フィー
ルドレンズ39が焦点距離170■耀、入力部収束レン
ズ50が焦点路M130 th、中央部収束レンズ52
が焦点距離65tm、出力部収束レンズ54が焦点路g
lBOnである。第5図に示した構成の場合、赤のライ
トバルブ13の直前の照度は色分解手段5の直後の照度
の約50%であったが、第1図に示した構成では、赤の
ライトバルブ42の直前の照度は色分解手段3日の直後
の照度の約75%となり、明らかに光利用効率の向上が
認められた。
The display dimensions of the light bulb are 40mm x 5Q, the projection lens 46 has a focal length of 150fi, the brightness is F2.5, the field lens 39 has a focal length of 170mm, the input converging lens 50 has a focal path of M130th, and the central converging lens 52
has a focal length of 65tm, and the output converging lens 54 has a focal length of g.
It is lBOn. In the configuration shown in FIG. 5, the illuminance immediately before the red light valve 13 was approximately 50% of the illuminance immediately after the color separation means 5, but in the configuration shown in FIG. The illuminance immediately before the color separation means 42 was approximately 75% of the illuminance immediately after the color separation means 3 days, and an improvement in light utilization efficiency was clearly recognized.

次に、本発明の他の実施例について説明する。Next, other embodiments of the present invention will be described.

第2図に示した光伝達手段40の入力部収束レンズ50
は平凸レンズでなくてもよい。第4図はこの場合の例を
示したもので、入力部収束レンズ65を曲率の小さい面
66が中央部収束レンズ52に向いた両凸レンズとして
いる。一般に、球面レンズはF数が小さいと球面収差が
大きくなり、光の拡がりを無視できなくなる。この場合
、平凸レンズよりも、中央部収束レンズ52に向いた面
66の曲率半径が他方の面の曲率半径の約2倍の両凸レ
ンズの方が球面収差が少ない。また、第2図に示した入
力部収束レンズ50.中央部収束しクズ52.出力部収
束レンズ54の少なくとも1つのレンズに少なくとも1
つの非球面を含むようにして光伝達手段40の諸収差の
発生を抑制すれば、光伝達手段40内の光が拡がること
による損失をさらに小さくすることができる。これは、
第4図に示した光伝達手段の場合も同様である。
Input converging lens 50 of light transmission means 40 shown in FIG.
does not have to be a plano-convex lens. FIG. 4 shows an example of this case, in which the input converging lens 65 is a biconvex lens with a surface 66 of small curvature facing the central converging lens 52. Generally, when a spherical lens has a small F number, spherical aberration becomes large, and the spread of light cannot be ignored. In this case, a biconvex lens in which the radius of curvature of the surface 66 facing the central converging lens 52 is approximately twice the radius of curvature of the other surface has less spherical aberration than a plano-convex lens. In addition, the input section converging lens 50 shown in FIG. Scum converges in the center 52. At least one lens in at least one of the output converging lenses 54
By including two aspherical surfaces to suppress the occurrence of various aberrations in the light transmitting means 40, it is possible to further reduce the loss caused by the spread of light within the light transmitting means 40. this is,
The same applies to the light transmission means shown in FIG.

第1図に示した構成では、フィールドレンズ39を平凸
レンズとしたが、他の形状の球面レンズや少なくとも一
方の面に非球面を含むレンズを用いて、スクリーン上の
中心部に対する周辺部の照度比の最適化を図ることもで
きる。この場合、曲率の小さい面をライトバルブ43に
向ける方が収差の点で有利である。
In the configuration shown in FIG. 1, the field lens 39 is a plano-convex lens, but a spherical lens of another shape or a lens with an aspherical surface on at least one surface may be used to increase the illuminance of the periphery relative to the center of the screen. It is also possible to optimize the ratio. In this case, it is advantageous in terms of aberrations to face the light valve 43 with a surface with a small curvature.

第2図に示した構成では、入力部収束レンズ50を平凸
レンズとし、中央部収束レンズ52の焦点距離と収束レ
ンズ50,52.54の位置の関係を規定したが、これ
にこだわる必要はなく、多少変更することにより、スク
リーン上の中心部に対する周辺部の照度比や、赤、緑、
青の照度比などの最適化を図ることもできる。
In the configuration shown in FIG. 2, the input converging lens 50 is a plano-convex lens, and the relationship between the focal length of the central converging lens 52 and the positions of the converging lenses 50, 52, and 54 is defined, but there is no need to be particular about this. , by making some changes, you can adjust the illuminance ratio of the peripheral area to the center of the screen, red, green,
It is also possible to optimize the blue illuminance ratio.

第1図では、ライトバルブ42.43.44として液晶
パネルを用いた例を示したが、電気光学結晶など光学的
特性の変化として映像信号に応した光学像を形成できる
ものならライトバルブとして用いることができる。また
、第1図では光合成手段45としてプリズム型のダイク
ロインクミラーを用いた例を示したが、高い解像度が要
求されない場合には、色分解手段38と同様に平板型の
ダイクロイックミラーをX字状に交差させたものを用い
ることができる。いずれも、上述の実施例と同様の作用
と効果を得ることができる。
In Figure 1, an example is shown in which a liquid crystal panel is used as the light valve 42, 43, 44, but any material that can form an optical image according to the video signal by changing its optical characteristics, such as an electro-optic crystal, can be used as the light valve. be able to. Although FIG. 1 shows an example in which a prism-type dichroic ink mirror is used as the light combining means 45, if high resolution is not required, a flat dichroic mirror may be used in an X-shape like the color separation means 38. A cross can be used. In either case, the same functions and effects as in the above-described embodiments can be obtained.

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、光路の長い部分に収
束レンズを組合わせた光伝達手段を用いてその部分での
光利用効率の低下を防いでいるので、装置全体の光利用
効率を向上させることができ、それによりコンパクトで
しかも光出力の大きい投写型表示装置を提供することが
でき、非常に大きな効果がある。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a light transmission means combined with a converging lens is used in a long part of the optical path to prevent a decrease in light usage efficiency in that part, so the light usage of the entire device is improved. Efficiency can be improved, thereby making it possible to provide a projection type display device that is compact and has a large light output, which has a very large effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例における投写型表示装置の構
成を示す略構成図、第2図は第1図に示した投写型表示
装置に用いる光伝達手段の略構成図、第3図は第1図に
示した光伝達手段の作用を説明するための路線図、第4
図は本発明の他の実施例における光伝達手段の構成を示
す略構成図、第5図は従来の投写型表示装置の構成を示
す略構成図である。 30・・・・・・光源、38・・・・・・色分解手段、
39・・・・・・フィールドレンズ、40.41・・・
・・・光伝達手段、42.43.44・・・・・・ライ
トバルブ、45・・・・・・光合成手段、46・・・・
・・投写レンズ、50・・・・・・入力部収束レンズ、
51・・・・・・入力端平面ミラー、52・・・・・・
中央部収束レンズ、53・・・・・・出力側平面ミラー
、54・・・・・・出力部収束レンズ。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名\ 区                疫〜) C%1 憾
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of a projection type display device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a light transmission means used in the projection type display device shown in FIG. 1, and FIG. 3 4 is a route map for explaining the operation of the light transmission means shown in FIG.
This figure is a schematic block diagram showing the structure of a light transmission means in another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic block diagram showing the structure of a conventional projection type display device. 30... Light source, 38... Color separation means,
39...field lens, 40.41...
... Light transmission means, 42.43.44 ... Light valve, 45 ... Photosynthesis means, 46 ...
...Projection lens, 50...Input section converging lens,
51... Input end plane mirror, 52...
Central part converging lens, 53... Output side flat mirror, 54... Output part converging lens. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao, 1 person\Ku Hide~) C%1 Regret

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)3原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記
光源の出力光を3原色の光に分解する多層膜面をX字状
に交差させた色分解手段と、前記色分解手段を直進する
光が入射するフィールドレンズと、前記色分解手段から
横方向に折曲げられて出射する光が入射する2つの光伝
達手段と、前記フィールドレンズからの出射光と前記2
つの光伝達手段からの出射光とがそれぞれ照射され映像
信号に応じた光学像が形成される3つのライトバルブと
、前記各ライトバルブからの出力光を1つに合成する多
層膜面をX字状に交差させた光合成手段と、前記光合成
手段からの出力光を受け前記光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記色分解手段を直進する
光は前記光合成手段を直進するようにし、前記フィール
ドレンズはその出射光が前記投写レンズに到達するよう
にし、前記光伝達手段は入力端に配置される入力部収束
レンズと、出力端に配置される出力部収束レンズと、前
記入力部収束レンズと前記出力部収束レンズとの間の光
路中に配置される中央部収束レンズと、前記入力部収束
レンズと前記中央部収束レンズとの間の光路を折曲げる
入力側平面ミラーと、前記中央部収束レンズと前記出力
部収束レンズとの間の光路を折曲げる出力側平面ミラー
とを備え、前記入力部収束レンズは前記中央部収束レン
ズの付近に前記光源内の発光体の実像を形成し、前記中
央部収束レンズは前記出力部収束レンズ付近に前記入力
部収束レンズの付近の物体の実像を形成し、前記出力部
収束レンズはその出力光が前記投写レンズに到達するよ
うにしたことを特徴とする投写型表示装置。
(1) A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means in which multilayer film surfaces intersect in an X shape for separating the output light of the light source into light of the three primary colors, and the color separation means a field lens into which light traveling in a straight line is incident; two light transmission means into which light which is laterally bent and emitted from the color separation means is incident; and light emitted from the field lens and the two
The three light valves are irradiated with the light emitted from the three light transmission means to form an optical image according to the video signal, and the multilayer film surface that combines the output light from each of the light valves into one is an X-shaped surface. the light combining means crossed in the shape of a shape, and a projection lens for receiving output light from the light combining means and projecting the optical image onto a screen, the light traveling straight through the color separation means traveling straight through the light combining means. , the field lens allows its emitted light to reach the projection lens, and the light transmission means includes an input section converging lens disposed at the input end, an output section converging lens disposed at the output end, and the input section. a central converging lens disposed in an optical path between the converging lens and the output converging lens; an input plane mirror that bends the optical path between the input converging lens and the central converging lens; an output plane mirror that bends an optical path between a central converging lens and the output converging lens, and the input converging lens forms a real image of the light emitting body in the light source in the vicinity of the central converging lens. The central converging lens forms a real image of an object near the input converging lens near the output converging lens, and the output converging lens causes its output light to reach the projection lens. A projection display device characterized by:
(2)光源からの出射光が平行光に近いことを特徴とす
る請求項(1)記載の投写型表示装置。
(2) The projection display device according to claim (1), wherein the light emitted from the light source is close to parallel light.
(3)入力部収束レンズと中央部収束レンズと出力部収
束レンズとは略等光路間隔で配置され、前記入力部収束
レンズの焦点距離は前記中央部収束レンズの焦点距離の
略2倍であり、前記入力部収束レンズの焦点が前記中央
部収束レンズの略中心にくるようにしたことを特徴とす
る請求項(1)記載の投写型表示装置。
(3) The input section converging lens, the central section converging lens, and the output section converging lens are arranged at approximately equal optical path intervals, and the focal length of the input section converging lens is approximately twice the focal length of the central section converging lens. 2. The projection type display device according to claim 1, wherein the focal point of the input converging lens is located approximately at the center of the central converging lens.
(4)入力部収束レンズは曲率の小さい面を中央部収束
レンズに向けたレンズであることを特徴とする請求項(
1)記載の投写型表示装置。
(4) The input part converging lens is a lens whose surface with small curvature is directed toward the central part converging lens (
1) The projection type display device described above.
(5)入力部収束レンズは平面を中央部収束レンズに向
けた平凸レンズであることを特徴とする請求項(1)記
載の投写型表示装置。
(5) The projection type display device according to claim (1), wherein the input converging lens is a plano-convex lens with a plane facing toward the central converging lens.
(6)中央部収束レンズは両面の曲率半径が等しい両凸
レンズであることを特徴とする請求項(1)記載の投写
型表示装置。
(6) The projection type display device according to claim (1), wherein the central converging lens is a biconvex lens having the same radius of curvature on both sides.
(7)フィールドレンズは曲率の大きい面を色分解手段
に向けたレンズであることを特徴とする請求項(1)記
載の投写型表示装置。
(7) The projection type display device according to claim (1), wherein the field lens is a lens whose surface with a large curvature is directed toward the color separation means.
(8)フィールドレンズは凸面を色分解手段に向けた平
凸レンズであることを特徴とする請求項(1)記載の投
写型表示装置。
(8) The projection type display device according to claim (1), wherein the field lens is a plano-convex lens with a convex surface facing the color separation means.
(9)出力部収束レンズは両凸レンズであることを特徴
とする請求項(1)記載の投写型表示装置。
(9) The projection type display device according to claim (1), wherein the output converging lens is a biconvex lens.
(10)フィールドレンズと入力部収束レンズと中央部
収束レンズと出力部収束レンズのうち少なくとも1つの
レンズに少なくとも1つの非球面を含むことを特徴とす
る請求項(1)記載の投写型表示装置。
(10) The projection display device according to claim (1), wherein at least one of the field lens, the input converging lens, the central converging lens, and the output converging lens includes at least one aspherical surface. .
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